La matrice qui nous servira de "carte de base" pour placer les activités ou les modèles, sera celle-ci :
| Exigences | Structure | Comportement | Transverse | |
|---|---|---|---|---|
Organisation | ||||
Analyse | ||||
Conception | ||||
Implémentation |
Dans un axe horizontal, j’ai différencié quatre grands points de vue :
Les exigences et leur prises en compte sont un élément critique pour le succès du développement de tout système. Sans explorer l’ensemble des activités d’ingénierie système (ce qui nécessiterait tout un volume du type de [reqs]) nous insisterons sur cet aspect.
La description de l’architecture et des éléments constitutifs du système, avec les blocs, leurs relations, organisations internes, etc. constituera un point de vue important. C’est souvent la partie de modélisation qui pose le moins de problème aux débutants.
Le comportement d’un système est du point de vue de l’utilisateur final beaucoup plus important que la structure elle-même. C’est la partie qu’il est la plus à même d’exprimer, de comprendre (vos modèles) et de valider.
Un certains nombre de concepts sont transverses aux trois points de vue précédents. Il s’agira principalement de parler de cohérence ou de traçabilité entre les phases de développement ou entre les points de vue.
Dans un axe vertical, j’ai différencié quatre grandes phases du cycle de vie du développement :
Une étape indépendante du type de cycle de développement envisagé (en V, agile, etc.) mais qui concerne la mise en place d’un cadre de travail qui permette un développement de qualité (outils, éditeurs, gestionnaire de version, de tâches, etc.).
On pourrait rapprocher cette étape du "cycle 0" de Scrum. |
Cette phase vise plutôt à examiner le domaine du problème. Elle se focalise sur les cahiers des charges et les exigences. L’analyse débouche sur un dossier d’analyse qui décrit les grandes lignes (cas d’utilisation, architecture principale) du système.
Cette phase vise plutôt à examiner le domaine de la solution. Elle débouche sur un dossier de conception qui décrit les détails conceptuels de la solution envisagée (structure détaillée, comportement, etc.)
Cette phase traite des développements finaux (construction ou approvisionnement en matériel, développement de codes, etc.).
Éléments de correction  |
Il existe une notation qui se veut "unifiée" pour les modèles : UML™. Néanmoins cette notation est peu adaptée pour l’Ingénierie Système :
En conclusion UML™ est une bonne base :
Mais…
Si vous ne deviez lire qu’un seul chapitre, voilà ce qu’il faudrait retenir.
Un ensemble de 9 types de diagrammes :
Un profil UML™ : C’est à dire une extension de cette notation, un ensemble de nouveaux concepts et éléments qui sont définis à partir des éléments de base d’UML™. Un exemple : le bloc SysML™ n’est qu’une redéfinition de la classe UML™.
Une notation : Une notation de plus en plus enseignée et connue et qui servira donc de plus en plus de référence à la modélisation des systèmes.
Ne dites pas "le SysML" mais tout simplement "SysML". |
La figure suivante, tirée de la spécification, résume bien les liens entre SysML™ et UML™, à savoir que SysML™ reprend une partie seulement des concepts d’UML™ (appelée UML4SysML) en y ajoutant des concepts nouveaux.
La liste complète des membres de {Lomg} est accessible à l’URL : http://www.omg.org/cgi-bin/apps/membersearch.pl |
SysML™ propose de couvrir la modélisation d’un système en 9 diagrammes. Ces diagrammes couvrent les aspects structurels et comportementaux du système ainsi que les exigences. Le diagramme suivant présente cette organisation en faisant au passage le lien avec ceux d’UML™ :
Par exemple dans ce diagramme les blocs ne respectent pas la syntaxe graphique de SysML™ :
Erreur : mauvais symboles graphiques pour les blocs  |
Pour rappel, la notation jmb : Personne permet de représenter un objet (une instance d’une classe ou d’un bloc).
C’est donc une notation utilisée par exemple dans les participants d’un diagramme de séquence ou encore les parties
d’un diagramme interne de bloc.
Donc dans le diagramme ci-dessus, l’acteur est correct (on peut mettre des acteurs dans un bdd, cf. OMG SysML v1.3 p.32), par contre
les objets Block : … est une erreur de notation.
Solution : utiliser un outil (B)  |
Attention, il est tout à fait possible de représenter des instances dans un bdd (cf. OMG SysML v1.3 p.34), même si c’est très peu courant. |
Il existe un certain nombre d’outils permettant de réaliser des modèles SysML. Voici une liste non exhaustive :
| Exigences | Structure | Comportement | Transverse | |
|---|---|---|---|---|
You are here! Organisation | ||||
Analyse | ||||
Conception | ||||
Implémentation |
Abordons quelques principes généraux de SysML™, c’est à dire des éléments indépendant d’un diagramme en particulier :
req, act, bdd, ibd, stm, etc. en gras) qui donne immédiatement une indication sur le point de vue porté à l’élément de modélisation (comportement, structure, etc.)Dans l’exemple ci-dessous, le diagramme "Context_Overview" est un Block Definition Diagram (type bdd) qui représente un
package, nommé "Context".
Convention : Utilisation systématique des cartouches Tout diagramme proposé pour décrire un système (dans une documentation par exemple) devrait posséder un entête précis. |
Pour ceux qui cherchent à étudier un diagramme en particulier voici un plan de cette section (nous utilisons ici le "plan" vu lors de l’introduction de la [Matrice]) :
| Exigences | Structure | Comportement | Transverse | |
|---|---|---|---|---|
Organisation | ||||
Analyse, Conception, Implémentation [1] |
On abordera :
Le diagramme de paquetage permet de représenter l’organisation des modèles en paquetages.
Les modèles peuvent être organisés selon toutes sortes de considération (cf. Les organisations possibles) :
Il existe plusieurs types de package :
Un point de vue (viewpoint) est utilisé pour matérialiser une perspective particulière de modélisation.
Il possède des propriétés standardisés (concerns, language, purpose, etc.) et permettent d’indiquer qu’une
vue (un packetage particulier, stéréotypé |
Les modèles peuvent être organisés selon toutes sortes de considération :
L’outil Modelio (System architect) propose, lors de la création d’un premier modèle une organisation "type" par défaut.
|
Un package permet de créer un espace de nommage pour tous les éléments qu’il contient. Ainsi, dans un package, on n’a pas à se soucier des noms des éléments. Même si d’autres utilisent les mêmes noms, il n’y aura pas ambiguité.
Définition : Namespace (OMG SysML v1.3, p. 23) The package defines a namespace for the packageable elements. |
Pour éviter toute ambiguité, on peut utiliser pour les éléments de modèles leur nom complet (Qualified name),
c’est à dire le nom de l’élément préfixé par son (ou ses) package(s)
(e.g., Structure::Products::Clock).
Dans les outils SysML™, il faut souvent demander explicitement à voir les noms complets (Qualified names) des éléments (la plupart du temps dans les options graphiques). |
Un certain nombre de dépendances peuvent exister entre des éléments de package ou entre les packages eux-mêmes :
-----><<use>><<refine>><<realize>><<allocate>>SysML™ propose un certain nombre de mécanismes pour organiser les différents modèles, tirés pour la plupart d’UML™. Ces mécanismes seront plus faciles à comprendre au travers de leur utilisation concrète dans la suite.
| Exigences | Structure | Comportement | Transverse | |
|---|---|---|---|---|
Organisation | package | package | package | dependencies |
… |
|
⇒ cf. slides dédiés
| Exigences | Structure You are here! | Comportement | Transverse | |
|---|---|---|---|---|
Organisation | ||||
Analyse | ||||
Conception | ||||
Implémentation |
On abordera :
| Exigences | Structure | Comportement | Transverse | |
|---|---|---|---|---|
Organisation | You are here! | |||
Analyse | ||||
Conception | ||||
Implémentation |
En terme d’organisation, le mécanisme clef est celui de package. Celui-ci va permettre d’organiser les modèles, pas le système lui-même. Nous avons abordé cette organisation (cf. Le Package Diagram).
Pour l’organisation du système, on trouve le plus souvent :
Un bdd peut représenter :
Un diagramme de bloc décrit les relations entre les blocs (compositions, généralisations, …). Ce diagramme utilise les mêmes éléments que le diagramme de classe UML™.
Un bloc est constitué d’un certain nombre de compartiments (Compartments) :
On peut différencier 4 types de propriétés d’un bloc :
Les values sont ce qui se rapproche le plus des attributs de classes UML. |
Pour associer un type aux valeurs, SysML™ propose de définir des Value Types.
Il existe deux types de relations entre blocs :
Une association est un ensemble de liens permanents existant entre les instances de deux ou plusieurs blocs. On dira qu’une association lie plusieurs blocs ou que les blocs participent à l’association.
Une association possède plusieurs propriétés :
(M..N).En terme de logiciel, une association représente une contrainte sur la suite du développement : que ce soit un code (en langage orienté objet la plupart du temps) ou une base de donnée.
Pour reprendre l’exemple précédent, cela signifie concrètement au niveau d’un code par exemple
que depuis une variable Produits on doit être capable d’accéder à une variable (correspondante)
de type tableau (ou liste, ou …) de Fournisseurs.
Ce qui peut donner en java :
public class Produits
{
//Produits Attributes
private String idPro;
private String designation;
private float poids;
//Produits Associations
private List<Fournisseurs> fournisseurs;
...En terme d’ingénierie système, on utilisera plutôt des associations spécifiques (l’agrégation et la composition).
En terme d’Ingénierie Système, une composition indique que l’élément est une partie intégrante (on parle de part) du tout (un composant, comme le moteur d’une voiture par exemple) tandis q’une agrégation indique que l’élément est une partie "externe" (on parle de reference) comme la batterie d’un portable.
Un moyen simple en terme logiciel de déterminer si une association
|
Lorsque plusieurs blocs ont des caractéristiques en communs (propriétés, associations, comportement), il peut être utile de "factoriser" ces éléments en un bloc dont les autres vont "hériter". Quand on réalise ces liens hiérarchiques (on utilise souvent le terme "est un") en partant des blocs différents pour établir un nouveau bloc contenant les points communs on parle de généralisation. À l’inverse, quand on constate qu’un bloc possède réellement plusieurs déclinaisons différentes et que l’on créé alors des blocs spécifiques, on parle alors de spécialisation.
On retrouve cette association entre blocs, mais aussi entre acteurs, cas d’utilisation, etc.
Un ibd décrit la structure interne d’un bloc sous forme de :
Les parties sont représentés par les éléments au bout d’une composition dans un bdd.
Elles sont créés à la création du bloc qui les contient et sont détruites avec lui s’il est détruit (dépendance de vie).
Il ne s’agit pas de redessiner le BDD. Les parts sont des instances et non des classes (au sens objet). |
On représente les parts comme des bloc en traits pleins et les references comme des blocs en trait pointillés.
La version SysML 1.5 de la spécification préconise l’abandon des ports tels que définis dans la version 1.2. Nous présentons les nouvelles notions dans la section qui suit. Néanmoins, de par l’importance des exemples qui utilisent les notions habituelles de ports, et vu que tous les outils ne supportent pas encore les nouveaux ports, nous indiquons ici leur définition et recommandons pour l’instant de les utiliser. |
Les ports :
Les ports définissent les points d’interaction offerts ( |
Définition : Ports (OMG SysML v1.3, p. 57) Ports are points at which external entities can connect to and interact with a block in different or more limited ways than connecting directly to the block itself. |
Les ports peuvent être de nature classique (comme en UML™) et représenter la fourniture ou le besoin de services. On parle alors de *standard flows*.
Ils peuvent aussi être de nature "flux physique", on parle de *flow ports*.
Les Flux peuvent être :
Un flow port atomique ne spécifie qu’un seul type de flux en entrée ou en sortie (ou les deux), la direction étant simplement indiquée par une flèche à l’intérieur du carré représentant le port. Il peut être typé par un bloc ou un Value Type représentant le type d’élément pouvant circuler en entrée ou en sortie du port. |
La spécification SysML 1.5 introduit les concepts de:
Pour une discussion sur les différences entre les deux ports : http://model-based-systems-engineering.com/2013/09/23/sysml-full-ports-versus-proxy-ports/ |
Afin de capturer de manière précise les contraintes entre valeurs, ou encore les liens entre les sorties et les entrées d’un bloc, SysML™ utilise trois concepts clefs :
ibd particulier)C’est un bloc particulier :
≪constraint≫ (au lieu de bloc)
Définition : ConstraintBlock (OMG SysML v1.3, p. 86) A constraint block is a block that packages the statement of a constraint so it may be applied in a reusable way to constrain properties of other blocks. |
C’est une forme particulière de Internal Block Definition
Une fois les contraintes exprimées, il faut lier les paramètres (formels) à des valeurs (paramètre réel). C’est l’objet des Value Binding.
Pour assigner des valeurs spécifiques, on utilise des Block Configurations;
Les diagrammes de séquence système (DSS) sont des Sequence Diagrams UML™ classiques où seul le système est représenté comme une boîte noire en interaction avec son environnement (les utilisateurs généralement).
Il permet de décrire les scénarios des cas d’utilisation sans entrer dans les détails. Il convient donc mieux à l’ingénierie système qu’un diagramme de séquence classique (cf. section sur les Sequence Diagrams).
En résumé, il existe plusieurs diagrammes permettant d’exprimer la structure du système à concevoir.
En fonction du niveau de détail nécessaire on peut voir les sous-systèmes comme des boîtes noires (des blocs) ou comme des boîtes blanches (grâce à un ibd).
| Exigences | Structure | Comportement | Transverse | |
|---|---|---|---|---|
Organisation | ||||
Analyse | ||||
Conception | ||||
Implémentation |
Quelles sont les différences entre une association dirigée (->), une composition (losange noir) et l’agrégation (losange blanc) ?
Puisqu’un bdd me donne souvent la liste des sous-systèmes (liens de composition), pourquoi ai-je besoin d’un ibd ?
| Exigences | Structure | Comportement You are here! | Transverse | |
|---|---|---|---|---|
Organisation | ||||
Analyse | ||||
Conception | ||||
Implémentation |
On abordera :
Un acteur représente un rôle joué par un utilisateur humain. Il faut donc plutôt raisonner sur les rôles que sur les personnes elles-mêmes pour identifier les acteurs. |
Le Diagramme des Cas d’Utilisation est un diagramme UML™ permettant de représenter :
Un cas d’utilisation représente un ensemble de scénarios que le système doit exécuter pour produire un résultat observable par un acteur.
Retrait par carte bancaire
Un cas d’utilisation peut être précisé par :
Dans les outils, cette "précision" se manifeste par le fait que l’on "attache"
généralement un diagramme de séquence à un cas d’utilisation (clic droit sur un Use Case → nouveau |
Un acteur peut être une personne, un ensemble de personnes, un logiciel, un processus qui interagit avec un ou plusieurs UC.
On peut trouver plusieurs types d’acteurs :
<<utility>><<process>><<thread>>On peut utiliser des liens de généralisation/spécialisation entre acteurs pour représenter les possibilités pour le spécialisé d’avoir les mêmes prérogatives (notamment en terme d’utilisation du système) que le généralisé. |
En général, une simple association relie acteurs et Use Case. On peut également orienter ces associations en plaçant une direction (flèche vide) au bout de l’association.
Après avoir listé les cas d’utilisation, il est utile de les organiser et de montrer les relations entre eux. Plusieurs relations sont possibles :
<<extend>>)<<include>>)
On n’utilise généralement |
Certains méthodologistes (comme Tim Weilkiens) préconisent de ne pas utiliser les acteurs et les cas d’utilisation (cf. son blog) |
Il permet de :
Les éléments qui composent ce diagramme sont :
Les participants (et leur ligne de vie) représentent des instances de blocs (souvent "anonymes"). |
On peut également représenter des instructions itératives et conditionnelles au travers de cadres d’interaction :
loop (boucle)alt (alternative)opt (optionel)par (parallèle)region (région critique - un seul thread à la fois)
Le diagramme de séquences est un diagramme utile pour montrer les "responsabilités" de certains objets par rapport aux autres. Dans un code logiciel, on peut y déceler plus facilement que tel objet est plus chargé que d’autres. Les deux diagrammes suivants (tirés de [Fowler2004]) montrent deux conceptions différentes possibles pour l’implémentation d’une même fonctionnalité. On mesure visuellement assez bien la différence entre la version "centralisée" ([fowler1]) et la version "objet" ([fowler2]).
On utilise le diagramme de séquence pour représenter des algorithmes et des séquencements temporels. Lorsque le comportement se rapproche plus d’un flot, on utilise le diagramme d’activité (cf. section sur le Diagrammes d’activité). |
La décomposition hiérarchique permet une description "TOP-DOWN" du système à réaliser.
On fait un Diagramme de Séquence Système pour chaque cas d’utilisation (issu du Diagramme d’UC) pour déterminer les échanges d’informations entre l’acteur et le système.
Ensuite on fait un Diagramme de Séquence (DS) pour décrire comment les blocs composant le système (issus du bdd) collaborent pour réaliser le traitement demandé.
SysML™ a repris le concept, déjà connu en UML™, de machine à états (State Machines). Ce diagramme représente les différents états possibles d’un bloc particulier, et comment ce bloc réagit à des événements en fonction de son état courant (en passant éventuellement dans un nouvel état). Cette réaction (nommée transition) possède un événement déclencheur, une condition (garde), un effet et un état cible.
Le diagramme d’états comprend également deux pseudo-états :
Lorsqu’un état nécessite lui-même plus de détails, on créé un état composite (aussi appelé super-état) qui est lui-même une machine à état. On peut ainsi factoriser des transitions déclenchées par le même événement (et amenant vers le même état cible), tout en spécifiant des transitions particulières entre les sous-états. Il est également possible d’attacher un diagramme d’état (composite) à un état pour garder une représentation hiérarchique.
Un diagramme d’état peut représenter des régions concurrentes (dont les activités peuvent évoluer en parallèle), graphiquement représentées par des zones séparées par des traits pointillés. Chaque région contient ses propres états et transitions.
Il existe encore d’autres concepts avancés que nous ne présenterons pas dans cette introduction car ils sont beaucoup moins utilisés (entry, exit, transition interne, etc.).
Les diagrammes d’activité (Activity Diagrams) est utilisé pour représenter les flots de données et de contrôle entre les actions. Il est utilisé pour raffiner en général un cas d’utilisation. Il est utilisé pour l’expression de la logique de contrôle et d’entrées/sorties. Le diagramme d’activité sert non seulement à préciser la séquence d’actions à réaliser, mais aussi ce qui est produit, consommé ou transformé au cours de l’exécution de cette activité.
Les éléments de base du diagramme d’activité sont :
Les actions sont les unités fondamentales pour spécifier les comportements en SysML™. Une action représente un traitement ou une transformation. Les actions sont contenues dans les activités, qui leur servent alors de contexte.
Un flot de contrôle permet le contrôle de l’exécution des noeuds d’activités. Les flots de contrôle sont des flèches reliant deux noeuds (actions, décisions, etc.).
Le diagramme d’activité permet également d’utiliser des flots d’objets (reliant une action et un objet consommé ou produit). Les object flow, associés aux broches d’entrée/sortie (input/output pin) permettent alors de décrire les transformations sur les objets manipulés.
Pour permettre la modélisation des flots continus, SysML™ ajoute à UML™ la possibilité de caractériser la nature du débit qui circule sur le flot : continu (par exemple, courant électrique, fluide, etc.) ou discret (par exemple, évenements, requêtes, etc.).
On utilise pour cela des stéréotypes : <<continuous>> et <<discrete>>.
Par défaut, un flot est supposé discret.
Définition : FlowProperty (OMG SysML v1.3, p. 63) A FlowProperty signifies a single flow element to/from a block. A flow property has the same notation as a Property only with a direction prefix (in | out | inout). Flow properties are listed in a compartment labeled flow properties. |
Une décision est un noeud de contrôle représentant un choix dynamique entre plusieurs conditions (mutuellement exclusives). Elle est représentée par un losange qui possède un arc entrant et plusieurs arcs sortants. Il existe plusieurs noeuds de contrôle (cf. [Control]) :
Pour se rapprocher de SADT/SART, la norme prévoit la possibilité d’utiliser les pointillés pour les flux de contrôle. |
Control flow may be notated with a dashed line and stick arrowhead…
Les activités peuvent être réutilisées à travers des actions d’appel (callBehaviorAction).
L’action d’appel est représentée graphiquement par une fourche à droite de la boîte d’action, ainsi que par la chaîne : nom d’action : nom d’activité. SysML™ propose encore bien d’autres concepts et notations, comme la région interruptible, la région d’expansion ou encore les flots de type stream qui sortent du cadre de ce livre d’introduction.
Il existe de nombreux diagrammes pour exprimer les comportements. Ces modèles sont importants dans la mesure où ils peuvent servir à valider le futur système vis-à-vis de ces comportements exprimés. Ils ne sont donc véritablement utiles que lorsqu’ils sont couplés à des outils de simulation ou d’analyse (cf. [Analyse]).
| Exigences | Structure | Comportement | Transverse | |
|---|---|---|---|---|
Organisation | ||||
Analyse | ||||
Conception | ||||
Implémentation |
| Exigences | Structure | Comportement | Transverse You are here! | |
|---|---|---|---|---|
Organisation | ||||
Analyse | ||||
Conception | ||||
Implémentation |
On abordera ici les aspects transversaux comme :
Nous avons vu déjà un certain nombre de mécanismes SysML™ qui permettent de tracer les exigences.
Nous les regroupons ici dans une matrice spécifique (qui se lit dans le sens des relations, par exemple un élément de structure comme un bloc <<satisfy>> une exigence).
| Exigences | Structure | Comportement | |
|---|---|---|---|
| |||
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| ||
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Comme indiqué dans le tableau ci-dessus, en général, le lien de raffinement est utilisé entre une exigence et un élément comportemental (état, activité, uc, etc.) tandis que l’allocation concerne principalement les éléments de structures.
XXX Mettre un exemple avec tous ces liens. XXX
Un mécanisme nouveau en SysML™ et important pour {lis} est le mécanisme d'allocation. Il permet de préciser quel élément conceptuel (comme un comportement ou une activité) est alloué sur quel élément physique.
Il est possible d’exprimer cette allocation de plusieurs manières.
Parler du <<AllocatedTo>>, compartiments des blocs et autres annotations.
Parler des zones d’allocation dans les machines à états où les diagrammes d’activités par exemple.
Parler des <<allocate>>.
C’est une forme particulière de Internal Block Definition (cf. Parametric Diagrams). On y retrouve les contraintes, déjà vues (cf. [contraintes]), mais cette fois-ci on a la représentation graphique des liens entre les données.
Il est regrettable que ce diagramme soit le moins utilisé (cf. [enquete]).
Certaines approchent (cf. [MeDICIS]) utilisent des feuilles excel pour traduire les diagrammes paramétriques et contrôler l’impact des changements de valeurs de tel ou tel paramètre. |
En résumé l’expression du comportement du système en SysML™ est très similaire à ce qui est fait dans UML™. On retrouve néanmoins le renforcement des liens entre éléments de modèles par les dépendances précises et les allocations. Un autre élément de renforcement entre éléments de modèles concerne le fait qu’un diagramme comportemental (comme une machine à état) est attachée à un élément bien précis (par exemple un bloc). Ces liens apparaissent entre blocs et machines à état, entre cas d’utilisation et diagrammes de séquence ou d’activité, etc.
Quelles sont les différences entre <<satisfy>> et <<allocate>> ?
Pourquoi est-il important de relier un use case à au moins un requirement ?
L’inverse est-il aussi important ?
Éléments de réponses :
<<satisfy>> et <<allocate>> ?
La satisfaction concerne une propriété (d’une solution vis à vis d’un problème) quand l’allocation permet de rajouter un information sur qui fait quoi.Photo Credit: https://www.pexels.com